Abstrak
Pertukaran karbon (C) dan nutrisi yang dinamis antara jamur mikoriza arbuskular (AM) dan tanaman inangnya sangat penting dalam membentuk heterogenitas spasial nutrisi dalam jaringan hifa. Pertukaran ini dipengaruhi tidak hanya oleh pertumbuhan miselium dan interaksinya dengan tanaman, tetapi juga oleh variabilitas nutrisi tanah. Meskipun penting, heterogenitas spasial nutrisi dalam jaringan miselium dan faktor-faktor yang mendorong variabilitas ini masih kurang dipahami. Dalam bidang interaksi tanaman-jamur AM, banyak penelitian terutama difokuskan pada pola spasial skala besar, mengabaikan heterogenitas pada skala kecil dan berpotensi kehilangan wawasan penting tentang pertukaran nutrisi antara tanaman dan jamur AM.
Kami melakukan percobaan untuk mengukur heterogenitas spasial nutrisi tanaman–tanah–miselia dalam petak berukuran 2 × 2 m 2. Kantong hifa yang tumbuh dipasang untuk mengekstrak miselium AM murni. Konsentrasi C ([C]), nitrogen ([N]), dan fosfor ([P]) pada jaringan tanaman dan miselium diukur. Selain itu, komunitas jamur AM dari hifa yang diekstraksi diurutkan untuk menilai komposisi jamur AM.
Miselium [N] dan [P] pada skala halus berkisar antara 2,18% hingga 3,37% dan 0,99% hingga 4,46%, masing-masing, dan variasinya jauh lebih tinggi daripada yang ada di jaringan pucuk dan akar. Miselium menyimpan sejumlah besar nutrisi, khususnya [P] (rata-rata 2,27%), dengan kadar yang melebihi kadar yang ditemukan di jaringan tanaman lebih dari 20 kali lipat. Konsentrasi miselium [C] atau [N] berkorelasi negatif, sedangkan miselium [P] berkorelasi positif dengan biomassa miselium. Hal ini menunjukkan bahwa faktor pendorong utama di balik variabilitas nutrisi miselium adalah biomassa miselium, yang agak dipengaruhi oleh komposisi spesies jamur AM.
Menyelidiki variabilitas nutrisi miselium pada skala kecil meningkatkan pemahaman kita tentang siklus nutrisi dalam ekosistem. Penelitian ini juga menyoroti pentingnya mempelajari sifat fungsional jamur AM dan memperkenalkan konsep bahwa miselium dapat berfungsi sebagai reservoir P bawah tanah.
Baca Ringkasan Bahasa Sederhana gratis untuk artikel ini di blog Jurnal.
1. PENDAHULUAN
Nutrisi tanah menunjukkan heterogenitas spasial yang substansial, dipengaruhi oleh berbagai faktor lingkungan, seperti bahan induk, topografi, vegetasi dan iklim (Burke et al., 1999 ; Chen et al., 2022 ; Wang et al., 2003 ). Namun, banyak penelitian terutama berfokus pada pola spasial skala besar, mengabaikan heterogenitas pada skala halus, yang berpotensi kehilangan wawasan penting tentang siklus dan dinamika nutrisi (Mary et al., 1996 ). Organisme tanah, termasuk bakteri, jamur dan cacing tanah, memainkan peran penting dalam siklus nutrisi (Edwards & Arancon, 2022 ; Philippot et al., 2024 ). Aktivitas mereka, seperti dekomposisi bahan organik dan penyerapan nutrisi, tidak terdistribusi secara merata di seluruh tanah (Zhang et al., 2022 ). Hal ini menyebabkan variasi ketersediaan nutrisi pada skala halus, misalnya, pada tingkat meter persegi. Variasi skala halus dapat sangat memengaruhi pemanfaatan dan siklus nutrisi di antara tanaman dan mikroba. Namun, masih belum jelas bagaimana tanaman dan mikroorganisme merespons variasi nutrisi pada skala halus sistem tanah.
Dampak heterogenitas hara skala halus pada tanaman seharusnya relatif lemah, terutama ketika vegetasi di atas tanah terdistribusi secara seragam. Namun, hal itu mungkin memiliki efek besar pada pemanfaatan hara dan status mikroorganisme. Penelitian sebelumnya telah dilakukan pada heterogenitas spasial hara pada tanaman (Hong et al., 2024 ), namun penelitian tentang simbiosis tanaman, terutama dengan jamur mikoriza arbuskular (AM), masih terbatas. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa komposisi komunitas tanaman di atas tanah pada skala kecil dapat memengaruhi struktur komunitas jamur AM di dalam tanah (Mummey & Rilling, 2008 ; Wehner et al., 2014 ). Jamur AM memainkan peran penting sebagai saluran untuk mengangkut nutrisi mineral ke tanaman inang melalui pertukaran karbon (C) dengan tanaman (Smith & Read, 2008 ). Jamur AM memfasilitasi pengangkutan fosfor (P) ke tanaman dengan menyerap fosfat anorganik dari tanah melalui struktur hifa mereka, yang kemudian ditransfer langsung ke sistem akar tanaman (Smith & Read, 2008 ). Pertukaran nutrisi ini terjadi pada permukaan arbuskula, struktur khusus yang terbentuk di dalam sel akar tanaman, tempat nutrisi dipertukarkan dengan karbohidrat dan lipid yang diproduksi oleh tanaman (Rillig et al., 2020 ), dengan demikian mendukung pertumbuhan biomassa miselium (Wang et al., 2017 ). Sementara fungsi utama jamur AM adalah transportasi P, mereka juga mampu mengasimilasi nitrogen (N) dari bahan organik dan mentransfernya ke tanaman inang (Hodge & Fitter, 2010 ). Meskipun jamur AM penting dalam meningkatkan perolehan nutrisi tanaman, heterogenitas spasial nutrisi dalam jaringan miselium dan penggeraknya pada skala halus masih belum diketahui. Memahami keselarasan variasi nutrisi tanaman, tanah, dan jamur dalam ruang mikro memegang wawasan teoritis utama tentang siklus nutrisi dalam ekosistem (Broadbent et al., 2024 ; Read & Perez-Moreno, 2003 ).
Dalam lingkungan nutrisi tanah yang sangat heterogen, tanaman mengalokasikan C secara selektif ke jamur AM yang sangat efisien, yang memiliki biaya C rendah tetapi kemampuan akuisisi nutrisi yang tinggi dibandingkan dengan spesies jamur yang rendah efisiensinya. Selain itu, inang yang tidak dapat memasok C yang cukup ke jamur dapat mengalami keterbatasan P karena jamur AM mempertahankan P, meskipun efek ini dapat mengurangi biomassa miselium (Lekberg et al., 2010 ). Oleh karena itu, alokasi C dan nutrisi antara tanaman dan simbion dapat sangat bervariasi (Lekberg et al., 2024 ), yang secara mendalam memengaruhi konsentrasi C, N, dan P di kedua jaringan tanaman inang dan jamur AM. Secara teori, tanaman inang berpotensi memengaruhi kandungan nutrisi jaringan miselium dengan memengaruhi biomassa miselium dan komposisi komunitas jamur mikoriza. Perspektif yang berpusat pada tanaman menekankan bahwa kebutuhan nutrisi tanaman secara signifikan membentuk ekologi jamur (Kiers et al., 2011 ). Sebaliknya, perspektif mikosentris menyatakan bahwa kebutuhan C dan nutrisi jamur menentukan alokasi sumber daya mereka (Alberton et al., 2005 ; Camenzind et al., 2024 ; Robinson & Fitter, 1999 ). Jamur dapat mengakumulasi nutrisi dan mengatur pemindahannya sesuai dengan kebutuhan ekofisiologi mereka sendiri (Hammer et al., 2011 ). Dengan menganalisis kandungan C, N, dan P jamur AM, kita dapat menentukan apakah pengaruh utama dalam interaksi antara tanaman dan jamur berasal dari kebutuhan nutrisi tanaman atau kebutuhan sumber daya jamur.
Biomassa miselium dan komposisi komunitas dapat secara signifikan memengaruhi konsentrasi C, N, dan P serta stoikiometrinya. Di satu sisi, saat organisme tumbuh, peningkatan pertumbuhan dan biomassa dapat mengencerkan nutrisi penting, seperti N dan P, dalam jaringan jamur (dikenal sebagai efek pengenceran) (Jarrell & Beverly, 1981 ). Di sisi lain, sementara beberapa spesies jamur AM dari famili Glomeraceae dikenal karena kemampuannya untuk memperoleh P dari tanah dan secara efektif mentransfernya ke tanaman inang (Smith et al., 2004 ; Yang et al., 2017 ), penting untuk dicatat bahwa sifat-sifat, seperti perolehan P atau N yang kuat, tidak selalu berkorelasi langsung dengan konsentrasi nutrisi yang lebih tinggi dalam jaringan jamur. Selain itu, plastisitas sifat-sifat ini menunjukkan bahwa pelabelan taksa jamur tertentu sebagai penyerapan P atau N yang efektif mungkin bergantung pada konteks dan bukan karakteristik yang pasti. Dengan demikian, penyelidikan lebih lanjut terhadap kondisi lingkungan yang memengaruhi sifat-sifat ini sangat penting untuk pemahaman yang komprehensif tentang peran mereka dalam siklus nutrisi. Perbedaan fungsional ini dapat memengaruhi status nutrisi tanaman inang dan konsentrasi nutrisi miselium. Namun, masih belum jelas apakah dan sejauh mana biomassa miselium dan komposisi komunitas memengaruhi konsentrasi nutrisi miselium pada skala tanah halus.
Dalam studi ini, kami melakukan eksperimen untuk menyelidiki pola spasial skala halus nutrisi dalam sistem tanaman-tanah-miselium. Eksperimen kami terdiri dari dua kuadrat kisi (2 × 2 m 2 ), dengan sel kisi berukuran 40 × 40 cm 2 (lihat Gambar 1 ; Gambar S1 ). Kantong pertumbuhan hifa dipasang untuk mengekstrak miselium AM murni dan mengukur konsentrasi C, N, dan P dari tanaman dan miselium. Selain itu, kami mengurutkan komunitas jamur AM dari hifa yang diekstraksi. Studi ini bertujuan untuk menjawab pertanyaan ilmiah berikut: Apakah distribusi spasial C dan nutrisi tanaman, nutrisi tanah yang tersedia, dan C dan nutrisi miselium menunjukkan variasi sinkron pada skala halus? Bagaimana variabilitas spasial nutrisi miselium berkorelasi dengan (1) biomassa miselium, (2) sifat fisikokimia tanah atau (3) komposisi komunitas jamur mikoriza dalam setiap kisi? Kami berhipotesis bahwa fluktuasi nutrisi dalam sistem tanaman-tanah-jamur terjadi secara tidak sinkron pada skala yang sangat kecil, dan variasi nutrisi miselium menunjukkan heterogenitas yang lebih jelas dibandingkan dengan jaringan tanaman. Heterogenitas spasial skala kecil nutrisi miselium harus dipengaruhi oleh tanaman inang, lingkungan tanah, dan miselium itu sendiri. Bersama-sama, jamur mikoriza sangat penting dalam siklus nutrisi, memfasilitasi pertukaran C, N, dan P antara tanah dan tanaman. Menyelidiki dinamika ini meningkatkan kemampuan kita untuk mengelola kesehatan tanah dan meningkatkan produktivitas tanaman. Pemahaman ini sangat penting dalam mengatasi tantangan global seperti perubahan iklim dan polusi nutrisi, yang mengancam layanan ekosistem dan keberlanjutan pertanian.
2 BAHAN DAN METODE
2.1 Desain Eksperimen
Percobaan ini dilakukan di Stasiun Penelitian Ekosistem Stepa Hutan Erguna (50°12′ LU, 119°23′ BT), Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok, di Mongolia Dalam, Tiongkok. Wilayah ini termasuk dalam zona iklim kontinental sedang, dengan curah hujan tahunan rata-rata 360 mm dan suhu tahunan rata-rata −2,5°C (1957–2016). Menurut klasifikasi tanah taksonomi Amerika, sifat-sifat tanah di lokasi penelitian kami diklasifikasikan sebagai chernozem (Yang et al., 2022 ). Vegetasi di padang rumput stepa ini didominasi oleh Leymus chinensis Tzvel., diikuti oleh Cleistogenes squarrosa (Trin.) Keng., Stipa baicalensis Roshev. dan Artemisia frigida Willd. (Yang et al., 2019 ).
Di lokasi percobaan, rumput dipangkas secara teratur setahun sekali sementara area tersebut ditutup untuk jangka panjang. Dua plot alami dipilih secara acak dan berjarak sekitar 10 meter. Tumpukan kayu dipasang pada interval 40 cm di sepanjang perimeter setiap plot, dan pasangan tumpukan yang berlawanan dihubungkan dengan tali nilon untuk membuat 25 kisi berukuran 40 × 40 cm 2 masing-masing (Gambar S1 ). Pada pertengahan Juli 2023, dua kantong in-growth dipasang di dalam setiap kisi setiap kuadrat (total 50 kantong), dengan dua kuadrat berfungsi sebagai replikasi (Gambar S1 ). Kantong hifa nilon dibuat dari kain kasa nilon (SEFAR NITEX NMO 11-102 kode stok 03-11/6 X 102CM) dengan ukuran kasa sekitar 10 μm. Setiap bagian yang digunakan untuk membuat kantong individual berukuran panjang 12 cm dan lebar 4 cm. Konstruksi kantong in-growth mengikuti metode yang diuraikan oleh Zhang et al. ( 2023 ). Singkatnya, kantong-kantong diisi dengan 70 g pasir kuarsa yang dicuci dengan asam dan 0,5 g pupuk lepas lambat. Pupuk tersebut mengandung 26% N dan 4,8% P, yang menyediakan 2 g N dan 0,35 g P per kg tanah di dalam kantong. Tingkat latar belakang N dan P tanah di lokasi penelitian kami masing-masing adalah 2 g dan 0,5 g per kg tanah (Liu et al., 2019 ). Dengan cara ini, nutrisi yang ditambahkan dapat memacu pertumbuhan hifa jamur mikoriza tanpa mengubah terlalu banyak kumpulan nutrisi tanah yang tersedia. Pasir kuarsa disterilkan dengan merendamnya dalam HCl 0,1 M selama minimal 1 jam, diikuti dengan pembilasan menyeluruh dengan air keran hingga pH netral tercapai. Selanjutnya, pasir dikeringkan dalam oven pada suhu 120°C selama kurang lebih 24 jam sebelum digunakan. Lubang (kedalaman 15 cm dan diameter 3 cm) digali menggunakan bor tumit untuk setiap kantong. Kantong in-growth dikubur secara vertikal di sepanjang sisi yang lebih panjang dan ditutup dengan lapisan tanah permukaan setebal 3 cm dan ditekan rapat ke tanah (Gambar 1 ). Rincian miselium yang dimurnikan dan diekstraksi disediakan pada Gambar S2 .
2.2 Pengambilan sampel pucuk, akar, tanah dan miselium
Pada pertengahan Agustus 2023, tunas tanaman, akar, tanah, dan kantong hifa yang tumbuh dipanen. Kantong hifa yang tumbuh diambil dengan hati-hati dari tanah, lalu dimasukkan ke dalam kantong yang diberi tanda masing-masing dengan ID yang sesuai. Semua kantong kemudian dimasukkan ke dalam kotak es untuk menjaga kesegarannya selama pengangkutan kembali ke laboratorium. Semua penutup spesies tanaman di atas tanah di setiap kisi dipotong dan dimasukkan ke dalam amplop kertas terpisah. Bor akar dengan diameter 5 cm digunakan untuk mengambil inti tanah sedalam 10 cm beserta akar dari bagian tengah setiap kisi. Setiap inti tanah diberi label dan dimasukkan ke dalam kantong sebelum diangkut kembali ke laboratorium. Di laboratorium, semua biomassa tanaman di atas tanah dari setiap kisi disortir menurut spesies dominan dan dimasukkan ke dalam amplop kertas terpisah, sementara sisa tanaman dalam jumlah lebih kecil digabungkan. Tanaman kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu 75°C selama 48 jam. Berat kering setiap spesies di setiap kisi kemudian diukur.
Tanah dilewatkan melalui saringan 2 mm; akar dan tanah yang dihomogenkan dikumpulkan. Tanah dibagi menjadi dua subset: satu disimpan pada suhu 4 °C untuk menganalisis nitrat-nitrogen (NO 3 − -N) dan amonia-nitrogen (NH 4 + -N) menggunakan ekstrak KCl 2 mol/L, sementara yang lain dikeringkan dengan udara untuk menganalisis fosfor yang tersedia (SAP) menggunakan ekstrak NaHCO 3 0,5 mol/L . Spektrofotometer otomatis penuh (SMARTCHEM 200) digunakan untuk menganalisis NO 3 − , NH 4 + dan SAP. Akar dibersihkan dengan air ledeng dan dikeringkan beku pada suhu -50 °C selama 48 jam menggunakan pengering beku FD-1A-50+ dari BIOCOOL, Cina. Setelah pengeringan beku, biomassa akar ditimbang.
Akar yang dikeringkan beku dan pucuk yang dikeringkan dalam oven digiling menjadi bubuk untuk analisis karbon total (TC), nitrogen (TN) dan fosfor (TP). Empat spesies yang paling melimpah untuk komunitas dari semua kisi adalah L. chinensis , Carex tristachya , C. squarrosa dan A. frigida . L. chinensis menyumbang 86,43% dari total biomassa pucuk di semua kisi, diikuti oleh 4,02% untuk C. tristachya , 1,65% untuk A. frigida dan 0,59% untuk C. squarrosa , secara rata-rata. Keempat spesies dominan tersebut menyumbang lebih dari 90% biomassa di semua kisi; oleh karena itu, pengukuran C–N–P hanya dilakukan untuk keempat spesies dominan tersebut, dan C–N–P tingkat komunitas dihitung dengan metode rata-rata tertimbang komunitas (CWM) (Cadotte, 2017 ).
Miselium dari kantong hifa yang tumbuh dikumpulkan dan dipindahkan ke dalam wadah besar yang diisi dengan air keran. Dengan menggunakan air keran bertekanan atau mengaduk campuran dengan kuat, kami dapat memisahkan miselium dari pasir, sehingga miselium dapat mengapung sementara pasir mengendap di dasar. Pasir yang tersisa pada agregat miselium disingkirkan dengan hati-hati menggunakan pinset. Miselium dicuci beberapa kali dengan air murni hingga tidak ada partikel yang terlihat.
Untuk mendapatkan miselium yang cukup, miselium dari dua kantong dalam setiap kisi digabungkan menjadi satu sampel. Namun, satu kantong hifa yang tumbuh dalam satu kisi rusak. Karena biomassa hifa dalam dua kantong yang tidak rusak dalam kisi yang sama serupa, kami mengalikan biomassa kantong yang rusak dengan dua untuk perbandingan dengan data dari kisi lainnya. Setelah dibersihkan, miselium dikeringkan beku pada suhu -50°C dan kemudian ditimbang menggunakan neraca presisi tinggi (MCA-B, Sartorius Lab Instruments GmbH & Co. KG, 37070 Göttingen, Jerman). Berat kering miselium berkisar antara 2,13 hingga 19,72 mg per kisi (Tabel S3 ). Spektrometri massa isotop (IsoPrime 100 IRMS, Elementar, Inggris) digunakan untuk menganalisis TC dan TN dari pucuk (sekitar 4 mg), akar (sekitar 6 mg) dan miselium (sekitar 1 mg). Untuk analisis TP, sekitar 6 mg bubuk pucuk dan akar dan 1 mg miselium digunakan. Jaringan ditempatkan ke dalam tabung pencernaan 2 mL, diikuti dengan penambahan 300 μL HNO3 67% dan 100 μL H2O2 30% , sesuai dengan metode pencernaan skala mikro yang diuraikan oleh Hansen et al. ( 2009 ). Oven gelombang mikro (XT-iMD; XTrust Instruments, Cina) digunakan untuk mencerna jaringan, dengan pencernaan dilakukan pada suhu 190°C selama 1500 menit. Tingkat TP ditentukan menggunakan ICP-MS (PerkinElmer, ICP Mass Spectrometer, NexION 1000G).
2.3 Ekstraksi dan amplifikasi DNA miselium
Sekitar 0,6 mg miselium beku-kering digiling menggunakan penggiling MP (FastPrep-24™) selama 1 menit. Kemudian, ekstraksi DNA dilakukan dengan mengikuti petunjuk pabrik pembuat untuk kit isolasi DNA DNeasy PowerSoil (Qiagen). Kualitas DNA yang diekstraksi dinilai menggunakan spektrofotometer NanoDrop 1000 (Thermo Fisher, Massachusetts, AS). Kami mengamplifikasi wilayah target subunit kecil RNA ribosomal (SSU) jamur AM menggunakan primer spesifik jamur AM WANDA (5′-CAG CCG CGG TAA TTC CAG CT-3′) dan AML2 (5′-GAA CCC AAA CAC TTT GGT TTC C-3′) (Dumbrell et al., 2011 ; Lee et al., 2008 ). PCR semi-nested dilakukan untuk mengamplifikasi fragmen target, dan kode batang diperkenalkan selama langkah PCR kedua (Egan et al., 2018 ; Lekberg et al., 2018 ). Amplifikasi kedua melibatkan reaksi 10 siklus dalam kondisi tertentu, di mana kode batang dan adaptor Illumina yang sesuai ditambahkan. Langkah ini dilakukan oleh perusahaan sequencing Majorbio. Primer sintetis dengan kode batang digunakan untuk amplifikasi spesifik, dan sequencing dilakukan menggunakan platform sequencing NextSeq PE300. Setelah sequencing, analisis bioinformatika dilakukan menggunakan DADA2 (v.1.30.0) (Fu et al., 2022 ). Versi SSU dari DADA2 digunakan untuk memproses data fastq, termasuk kontrol kualitas, dan denoising. Proses ini menghasilkan dataset 192 ASV di 41 sampel, dengan total 457.738 pembacaan. Urutan ASV dibandingkan dengan basis data Maarj AM , yang berisi urutan subunit kecil rRNA (SSU rRNA) Glomeromycota lingkungan yang telah dipublikasikan. Taksa virtual (VT) ditetapkan berdasarkan dukungan bootstrap dan kriteria kesamaan urutan ≥97% (Hiiesalu et al., 2014 ; Öpik et al., 2010 ). Urutan ASV dicocokkan dengan VT menggunakan kriteria kesamaan >97%, panjang penyelarasan >95% dan nilai-e BLAST <1e-50 terhadap basis data (Lekberg et al., 2018 ). Untuk mengatasi bias dari jumlah urutan yang tidak merata di antara sampel, fungsi ‘Rarefy’ dari paket ‘GUniFrac’ digunakan untuk menstandardisasi pembacaan di setiap sampel menjadi 3000. Proses ini menghasilkan 132 urutan ASV untuk analisis lebih lanjut.
Kami menghitung total kelimpahan berbagai VT AMF di semua sampel dan mengekstraksi VT dengan kelimpahan yang relatif tinggi, VT113 dan VT115. VT yang tersisa digabungkan ke dalam kategori ‘Lainnya’. Kami kemudian menghitung kelimpahan relatif VT113, VT115 dan lainnya di setiap sampel dengan mengalikan kelimpahan relatif setiap takson dengan total biomassa sampel.
Untuk menilai apakah biomassa miselium memengaruhi pengukuran TP, TN, dan TC miselium, kami menimbang sejumlah biomassa hifa yang berbeda, berkisar antara 0,5 hingga 5 mg untuk mengukur P% dan dari 0,5 hingga 4 mg untuk C% dan N%. Kami juga menyertakan referensi standar (Daun jeruk) untuk memverifikasi ketepatan pengukuran kami. Pengukuran TP dilakukan dengan menggunakan protokol pencernaan yang sama untuk bahan standar dan sampel miselium. Secara kolektif, hasil ini menunjukkan bahwa pengukuran kami relatif tepat (lihat Tabel S1 dan S2 ). Selain itu, kami melakukan analisis molekuler dengan jumlah biomassa miselium yang berbeda untuk ekstraksi dan amplifikasi DNA, dan hasilnya menunjukkan bahwa bobot miselium yang berbeda menghasilkan hasil ekstraksi dan amplifikasi DNA yang relatif konsisten (tidak dipublikasikan).
2.4 Analisis statistik
Untuk konsentrasi nutrisi C–N–P, perbedaan di antara jaringan yang berbeda dinilai menggunakan ANOVA dan uji post hoc Tukey dari statistik paket bawaan di R (Tabel S3 ). Sebelum melakukan analisis, uji normalitas dilakukan dengan uji Shapiro–Wilk, dan variabel yang tidak mengikuti distribusi normal ditransformasikan secara logaritma. Regresi linier digunakan untuk menilai hubungan linier antara C, N, dan P miselium dengan biomassa miselium dan biomassa VT spesifik. Selain itu, digunakan untuk memeriksa hubungan linier antara C, N, dan P miselium atau C, N, dan P tanaman dengan NH4 + -N, NO3 − -N, dan SAP yang tersedia di dalam tanah , masing – masing .
3 HASIL
3.1 Biomassa tunas, akar dan miselium tanaman
Biomassa pucuk, akar, dan miselium tanaman menunjukkan variasi besar pada skala halus. Miselium menunjukkan koefisien variasi (CV) terbesar sebesar 54,4%, yang hampir dua kali lipat ukuran CV biomassa pucuk sebesar 27,17% (Tabel S3 ). CV biomassa akar adalah 31,12%.
3.2 Nutrisi Tunas, Akar dan Miselium Tanaman
Konsentrasi miselium C ([C]) rata-rata 29,02%, dan lebih rendah daripada yang ada di pucuk (40,73%) dan akar (44,48%), masing-masing (Tabel S3 ). Sebaliknya, konsentrasi miselium N ([N], rata-rata 2,72%) secara signifikan lebih tinggi daripada yang ada di pucuk ([N], 1,44%) dan akar ([N], 0,78%). Demikian pula, konsentrasi miselium P ([P], rata-rata 2,27%) secara signifikan lebih tinggi daripada yang ada di pucuk ([P], 0,1%) dan akar ([P], 0,07%). [P] dalam miselium rata-rata 22,6 kali lebih tinggi daripada yang ada di akar atau pucuk.
CV untuk pucuk, akar dan miselium [C] masing-masing adalah 10,27%, 4,02% dan 13,05% (Tabel S3 ). CV untuk pucuk [C] menunjukkan distribusi klaster dan berkisar dari 27,38% hingga 49,07%, dengan sebagian besar nilai mengelompok sekitar 42,63% (Gambar 2a , nilai puncak pucuk C dalam plot distribusi kerapatan). Sebaliknya, miselium [C] menunjukkan distribusi yang lebih seragam, berkisar dari 20,97% hingga 37,36%. Untuk [N], ketiga jaringan memiliki variasi yang sama, dengan akar memiliki CV yang sedikit lebih tinggi (14,30%) daripada dari pucuk (11,04%) dan miselium (11,32%) (Tabel S3 ). Untuk distribusi kerapatan [N], pucuk dan akar memiliki distribusi yang relatif terkonsentrasi, sementara miselium menunjukkan distribusi yang lebih luas (Gambar 2b ; Gambar S3 ). Nilai CV miselium [P] (35,87%) jauh lebih tinggi dibandingkan dengan CV pucuk [P] (21,80%) dan akar [P] (22,43%) (Tabel S3 ; Gambar 2c ; Gambar S3a ). Variasi pada miselium, pucuk dan akar [P] berkisar antara 0,99% hingga 4,46%, 0,05 hingga 0,17% dan 0,04 hingga 0,10%, masing-masing.
3.3 Kekuatan pendorong di balik variabilitas nutrisi miselium: Biomassa vs. nutrisi yang tersedia di tanah
Miselium [C] ( R 2 = 0,259, p < 0,01) dan [N] ( R 2 = 0,121, p = 0,013) berkorelasi negatif, sedangkan miselium [P] ( R 2 = 0,55, p < 0,001) berkorelasi positif dengan biomassa miselium (Gambar 3 ). Selain itu, rasio C:N miselium tidak menunjukkan korelasi dengan biomassa miselium. Namun, rasio C:P miselium ( R 2 = 0,537, p < 0,001) dan N:P ( R 2 = 0,632, p < 0,001) berkorelasi negatif dengan biomassa miselium (Gambar S4 ). Miselium [N] berkorelasi negatif dengan ketersediaan NH 4 + dalam tanah (sedikit signifikan; R 2 = 0,06, p = 0,096) tetapi tidak dengan ketersediaan NO 3 − dalam tanah (Gambar S5 ). Miselium [P] berkorelasi negatif dengan ketersediaan fosfor dalam tanah, meskipun korelasinya hanya sedikit signifikan ( R 2 = 0,06, p = 0,082; Gambar S5 ).
3.4 Kekuatan pendorong di balik variabilitas nutrisi miselium: Komposisi Komunitas AMF
Sequencing SSU rRNA berthroughput tinggi untuk miselium yang dikumpulkan menghasilkan total 192 ASV. Setelah normalisasi dan penyelarasan, 132 ASV dan 123.000 pembacaan digunakan untuk analisis selanjutnya. Pembacaan ini ditetapkan ke 5 famili, 6 genera, dan 38 VT (Tabel S4 ). Genus Glomus muncul sebagai dominan, dengan kelimpahan relatif yang luar biasa sebesar 99% dan mengandung 28 VT (Gambar 4a ; Tabel S4 ). Genera lain, termasuk Rhizophagus , Diversispora , Paraglomus , Claroideoglomus, dan Scutellospora , secara kolektif berkontribusi sekitar 1%. Khususnya, Glomus VT113 adalah VT AMF yang dominan, diikuti oleh Glomus VT115 (Gambar 4b ), keduanya secara konsisten hadir di semua sampel. Untuk korelasi antara nutrisi miselium dan VT spesifik, termasuk VT113, VT115 dan VT lainnya, sebagian besar korelasi tidak signifikan, kecuali tiga di antaranya (Gambar 5 ). Biomassa VT113 berkorelasi positif dengan miselium [P] ( R 2 = 0,142, p = 0,015) (Gambar 5 ) sementara itu menunjukkan tren penurunan dengan meningkatnya miselium [N] (hanya signifikan marjinal; R 2 = 0,071, p = 0,091). Biomassa VT115 juga menunjukkan tren peningkatan dengan meningkatnya miselium [P] ( R 2 = 0,07, p = 0,094).
Analisis komponen utama dari miselium, tanaman dan nutrisi tanah mengungkap sumbu yang berbeda untuk mendorong variasi miselium dan nutrisi tanaman, secara kolektif menjelaskan 31,8% dari keseluruhan variasi (Gambar 6 ). Biomassa miselium menunjukkan korelasi yang kuat dengan miselium [C] dan [P] sepanjang satu sumbu, sedangkan korelasi antara miselium [N] dan biomassanya lebih lemah. Pada sumbu lain, pucuk [C], [N] dan [P] menunjukkan korelasi yang kuat, yang dipisahkan dari miselium [C], [N] dan [P]. Yang penting, variasi nutrisi miselium terutama didorong oleh biomassa miselium daripada variabilitas nutrisi tanaman atau tanah yang tersedia, yang menunjukkan perspektif mikosentris daripada dinamika yang didorong oleh tanaman.
4 DISKUSI
4.1 Pola C–N–P (karbon–nitrogen–fosfor) yang berbeda antara tanaman dan miselium
Temuan menunjukkan [C] yang secara signifikan lebih rendah sementara [N] dan [P] yang lebih tinggi dalam jaringan miselium dibandingkan dengan jaringan tanaman, konsisten dengan pola nutrisi yang dilaporkan dalam penelitian sebelumnya (Zhang et al., 2023 ). [C] yang rendah dalam miselium dibandingkan dengan jaringan tanaman telah dilaporkan sebelumnya (Klink et al., 2020 ). Satu kemungkinan penjelasan adalah bahwa tanaman terutama memperoleh C melalui fotosintesis, sementara jamur AM terutama memperoleh sumber C mereka dari tanaman. Tidak hanya ada perbedaan yang signifikan dalam [C] dan konsentrasi nutrisi antara jaringan tanaman dan miselium, tetapi juga tingkat variasinya pada skala mikro benar-benar berbeda. Dalam penelitian kami, variasi [N] dan [P] miselium pada skala halus masing-masing 2,18%–3,37% dan 0,99%–4,46%, jauh lebih tinggi daripada yang dari jaringan pucuk dan akar tanaman (Tabel S3 ; Gambar 2 ). Mengingat variabilitas nutrisi tanah yang rendah pada skala halus, kami akan mengharapkan variasi nutrisi tanaman yang rendah pula. Namun, dari perspektif evolusi, komunitas tumbuhan terdiri dari spesies dalam famili yang sama (Poaceae), yang kemungkinan berbagi nenek moyang yang sama dari sekitar 70 juta tahun yang lalu (Wang et al., 2011 ). Sebaliknya, komunitas jamur AM mencakup taksa dengan nenek moyang yang sama yang berasal dari sekitar 500 juta tahun yang lalu (Martin & van der Heijden, 2024 ). Perbedaan substansial dalam sejarah filogenetik ini menyiratkan bahwa jamur AM mungkin menunjukkan variabilitas yang lebih besar dalam kadar [C], [N] dan [P]. Dengan demikian, variasi yang relatif tinggi dalam jaringan miselium menunjukkan tingkat heterogenitas yang tinggi dalam komunitas mikroba AM tanah, bahkan pada skala yang halus (Aas et al., 2019 ).
Rasio massa stoikiometris C:N:P miselium kira-kira 13:1:1. Telah dilaporkan bahwa daun tanaman memiliki rasio C:N optimal kira-kira 33:1 dan rasio C:P 250:1. Sebaliknya, miselium jamur menunjukkan rentang rasio C:N yang luas (dari 3,3 hingga 220) dan rasio C:P (dari 21 hingga 2800) (Zhang & Elser, 2017 ), dan temuan kami konsisten dengan rentang ini. Penelitian sebelumnya melaporkan rasio C:N:P sebesar 47:3:1 untuk miselium jamur AM dan menyoroti konsentrasi P yang tinggi pada jamur AM (Zhang et al., 2023 ). Konsentrasi P miselium yang tinggi ini diperkirakan terkait dengan ketersediaan P tanah yang tinggi. Namun, penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa jamur AM menyerap dan mengangkut lebih banyak P ke tanaman inangnya ketika kadar P tanah meningkat (Kiers et al., 2011 ), sementara mereka mengakumulasi lebih banyak P ketika ketersediaan P tanah rendah (Whiteside et al., 2019 ). Ini mungkin menjelaskan tren negatif yang diamati antara P miselium dan P tanah yang tersedia (Gambar S5 ). Telah dikemukakan bahwa jamur AM umumnya mengandung [P] yang lebih tinggi daripada mikroba dari kerajaan atau kelompok fungsional lain. Misalnya, rasio rata-rata biomassa mikroba C terhadap biomassa mikroba P (MBC:MBP) dan biomassa mikroba N terhadap biomassa mikroba P (MBN:MBP) masing-masing adalah 48 dan 6,7 (Gao et al., 2022 ). Pada jamur saprotrofik yang terkait dengan serasah akuatik, estimasi stoikiometri ekologis untuk rata-rata jamur C:N:P adalah 107:9:1 (Gulis et al., 2017 ).
4.2 Biomassa miselium mendorong variasi C, N dan P miselium
Seperti yang ditunjukkan oleh penelitian ini, kadar C dan N miselium menurun secara signifikan seiring dengan peningkatan biomassa miselium. Fenomena ini dapat dijelaskan oleh efek pengenceran yang umum diamati pada tanaman (Jarrell & Beverly, 1981 ). Saat tanaman tumbuh lebih besar dan mengakumulasi lebih banyak biomassa, konsentrasi nutrisi dalam tanaman menurun. Ini karena nutrisi didistribusikan ke seluruh jaringan tanaman yang meningkat, sehingga menghasilkan efek pengenceran. Demikian pula, dalam sistem miselium, jumlah C dan nutrisi yang sama tersebar ke jaringan jamur yang lebih besar, sehingga menghasilkan konsentrasi C dan nutrisi yang lebih rendah dalam miselium. Namun, rasio C:N miselium tidak menunjukkan korelasi yang signifikan dengan biomassa miselium (Gambar S4 ). Ini menunjukkan bahwa rasio C:N miselium mungkin tidak dipengaruhi oleh biomassanya sendiri, tetapi mungkin oleh keseimbangan antara pasokan karbohidrat dari tanaman dan transfer N dari miselium ke tanaman inang. Lebih jauh lagi, tanaman dapat menyerap nutrisi baik melalui sistem akarnya sendiri atau melalui jamur mikoriza terkait (Zhao, Jia, et al., 2024 ; Zhao, Kuzyakov, et al., 2024 ). Korelasi positif antara tingkat N pucuk L. chinensis dan NH4 + yang tersedia di dalam tanah (Gambar S6 ) menunjukkan bahwa ketika ketersediaan nutrisi tanah tinggi, tanaman akan menyerap lebih banyak nutrisi dari sistem akar. Akibatnya, ketergantungan mereka pada jamur mikoriza untuk memperoleh nutrisi yang tersedia akan berkurang, atau dalam skenario ekstrem, tanaman mungkin tidak bergantung pada jamur AM untuk penyerapan N sebanyak yang mereka lakukan untuk P.
Namun, efek pengenceran tidak berlaku untuk miselium [P] karena data kami menunjukkan akumulasi P dengan meningkatnya biomassa miselium. Kami mengusulkan tiga penjelasan untuk pola yang diamati ini. Pertama, hipotesis laju pertumbuhan menyatakan bahwa organisme dengan laju pertumbuhan yang lebih tinggi membutuhkan lebih banyak ribosom dan sintesis protein untuk mempertahankan pertumbuhannya (Elser et al., 1996 ; Elser et al., 2000 ). Akibatnya, sel-sel mereka memiliki kadar RNA ribosom (rRNA) yang lebih tinggi, yang mengarah ke konsentrasi P yang lebih tinggi dan rasio N:P yang lebih rendah. P adalah komponen penting dari molekul transfer energi seperti ATP (adenosin trifosfat), yang penting untuk berbagai proses metabolisme (Elser et al., 1996 ). Akibatnya, organisme yang tumbuh cepat dan memiliki kebutuhan energi yang tinggi cenderung mengakumulasi lebih banyak P untuk mendukung pertumbuhan dan kebutuhan energinya. Sebaliknya, organisme dengan laju pertumbuhan yang lebih lambat cenderung memiliki [P] yang relatif lebih rendah dan rasio N:P yang lebih tinggi (Sterner & Elser, 2002 ). Bahasa Indonesia: Untuk mendukung hipotesis ini, kami juga menemukan korelasi negatif antara biomassa miselium dan rasio N:P miselium (Gambar S4 ). Oleh karena itu, miselium dengan [P] yang lebih tinggi menunjukkan laju pertumbuhan yang lebih cepat dan biomassa yang lebih tinggi. Kedua, kantong pertumbuhan hifa kami berisi sejumlah kecil pupuk, dan spesies jamur mikoriza yang berbeda pada akhirnya akan mencapai area kaya P ini. Namun, ada kemungkinan bahwa hanya spesies yang mampu menyerap dan mengakumulasi P dengan cepat yang dapat menerima imbalan tinggi (suplai C) dari tanaman inang, sehingga menghasilkan pertumbuhan yang lebih cepat dan biomassa yang lebih besar (Kiers et al., 2011 ). Ketiga, jamur AM mengembangkan jaringan hifa yang luas yang secara signifikan meningkatkan luas permukaannya, memungkinkan mereka untuk menjelajahi volume tanah yang lebih besar dibandingkan dengan akar tanaman. Luas permukaan yang luas ini meningkatkan efisiensi jamur dalam penyerapan nutrisi (Schnepf et al., 2008 ; Schnepf & Roose, 2006 ; See et al., 2022 ). Jamur AM mengakumulasi sejumlah besar polifosfat dalam vakuola mereka (Kikuchi et al., 2014 ), yang merupakan adaptasi yang efektif untuk memperoleh dan menyimpan P. Jamur AM dan tanaman darat telah berevolusi bersama selama jutaan tahun (Selosse et al., 2015 ). Tanaman terestrial awal kemungkinan menghadapi keterbatasan P, yang menyebabkan perkembangan asosiasi mikoriza. Hubungan yang sudah berlangsung lama ini telah mengakibatkan jamur AM menjadi sangat terspesialisasi untuk penyerapan P (Smith & Smith, 2012 ; Strullu-Derrien et al., 2018 ). Bersama-sama, faktor-faktor ini dapat berkontribusi terhadap konsentrasi P tinggi yang ditemukan dalam hifa AM.
4.3 Komposisi komunitas mendorong variasi C, N dan P miselium
Bahasa Indonesia: Sementara variasi miselium C, N dan P dapat didorong oleh pola pertukaran C dan nutrisi antara jamur AM dan tanaman, pertukaran tersebut selanjutnya dipengaruhi oleh banyak faktor, seperti struktur komunitas jamur AM (Horsch et al., 2023 ), nutrisi tanah yang terbatas (Treseder & Allen, 2002 ) dan bahkan pengaruh nematoda parasit (Bell et al., 2024 ), antara lain. Genus jamur AM dominan yang terdeteksi dalam percobaan kami adalah Glomus . Ini dapat dikaitkan dengan kandungan nutrisi yang lebih tinggi dalam kantung pertumbuhan hifa karena spesies dari Glomus efisien dalam mengeksplorasi nutrisi (Horsch et al., 2023 ). Misalnya, Glomeraceae memiliki tingkat perolehan dan pergantian nutrisi yang tinggi, menggunakan nutrisi berlebih untuk pertumbuhan, dan karena itu dapat mengakumulasi lebih banyak nutrisi. Sebaliknya, spesies dari Gigasporaceae memiliki strategi riwayat hidup yang berlawanan dengan Glomeraceae , dengan laju pertumbuhan yang lambat (Powell et al., 2009 ). Famili Glomeraceae relatif melimpah di alam, dengan sekitar sepertiga dari VT yang teridentifikasi termasuk dalam Glomus dalam basis data Maarj AM (Öpik et al., 2010 ). Akibatnya, mereka cenderung menempati keunggulan sumber daya dan menunjukkan tingkat kelimpahan yang lebih tinggi. Hifa jamur dari kantong mungkin bukan miselium jamur AM murni. Perhatikan bahwa isi kantong terdiri dari pasir kuarsa dan pupuk. Karena jamur saprotrofik memperoleh C dan nutrisi lain melalui dekomposisi bahan organik, kelangsungan hidup dan pertumbuhan mereka dalam kantong jamur akan sangat terbatas. Selain itu, kami memeriksa hifa di setiap kantong di bawah mikroskop dan mengidentifikasinya sebagai fitur karakteristik hifa jamur AM (Gambar S2 ). Oleh karena itu, meskipun kami tidak dapat sepenuhnya mengesampingkan keberadaan jamur saprotrofik, kontribusinya terhadap biomassa miselium dalam kantong kami diperkirakan relatif rendah.
Penelitian tentang ciri-ciri fungsional famili lain terbatas, sehingga sulit untuk membahas alasan kelimpahannya yang lebih rendah dalam studi kami. Dominasi Glomus dapat dikaitkan dengan durasi yang relatif singkat kantung hifa yang tumbuh di dalam tanah, yang kemungkinan memengaruhi probabilitas deteksi berbagai spesies dengan laju pertumbuhan yang berbeda. Glomus dikenal karena pertumbuhannya yang cepat, dengan beberapa spesies mencapai kolonisasi 92%–100% hanya dalam beberapa minggu. Sebaliknya, spesies dengan laju pertumbuhan yang lebih lambat, seperti yang ada dalam famili Gigasporaceae dan Acaulosporaceae , mungkin tidak mulai berkoloni hingga minggu ke-6–8 (Hart & Reader, 2002 ). Faktor temporal ini kemungkinan menjelaskan mengapa Glomus merupakan genus yang dominan dalam kantung. Selain itu, faktor ini dapat membantu menjelaskan mengapa taksa yang ada dalam kantung hifa relatif rendah dibandingkan dengan yang ditemukan dalam kondisi lapangan. Investigasi masa depan tentang komposisi komunitas miselium dari kantung hifa di berbagai skala temporal sangat dibutuhkan. Meskipun penelitian kami menemukan bahwa kelimpahan Glomus mencapai 99%, terdapat variabilitas yang signifikan di antara VT-nya, karena kami menemukan VT113 dan VT115 sebagai dua jenis paling dominan yang mendorong variasi miselium P dan N, masing-masing. Hal ini menunjukkan bahwa kedua spesies dominan tersebut seharusnya menunjukkan sifat jamur yang berbeda dalam hal nutrisi miselium. Di masa mendatang, kami perlu lebih memfokuskan perhatian pada sifat fungsional masing-masing spesies untuk melengkapi kekurangan dalam penelitian sifat fungsional dan menyediakan data dasar untuk konstruksi model ekosistem (Aguilar-Trigueros et al., 2023 ; Kearney et al., 2021 ).
4.4 Miselium P berfungsi sebagai reservoir P seluler yang penting
Meskipun peran penting jamur mikoriza dalam penyerapan P sudah diketahui dengan baik, kami terkejut menemukan bahwa kandungan P dalam miselium 22,6 kali lebih tinggi daripada yang ada dalam tanaman dalam penelitian kami. Untuk memperkirakan berat tanah di area 1 m 2 dengan kedalaman 15 cm (setara dengan kedalaman kantung pertumbuhan hifa), dengan asumsi kepadatan tanah 1,21 g cm −3 (Zhao, Jia, et al., 2024 ; Zhao, Kuzyakov, et al., 2024 ), berat tanah dapat dihitung sebesar 181,5 kg. Dengan menggunakan berat biomassa akar dan miselium per unit berat/volume tanah yang disediakan oleh inti akar dan kantung pertumbuhan hifa, kami menghitung berat akar dan miselium di tanah 181,5 kg masing-masing sebesar 901,98 dan 8,35 g. Oleh karena itu, estimasi kandungan P dari kumpulan tanah yang tersedia, akar dan miselium dapat dihitung masing-masing sebesar 1,78, 0,63 dan 0,19 g (perhitungan terperinci dapat ditemukan di Informasi Pendukung ). Akibatnya, kumpulan P miselium dapat kira-kira seperempat dari kumpulan P akar dan 9% dari kumpulan P tanah yang tersedia. Perlu dicatat bahwa penelitian kami memberikan estimasi pertama dari kumpulan P di bawah tanah di antara nutrisi tanah yang tersedia, sistem akar dan miselium. Estimasi kami menunjukkan bahwa meskipun berat miselium jamur kecil, ia dapat menampung sejumlah besar P, yang menunjukkan bahwa miselium jamur dapat berfungsi sebagai reservoir P bergerak yang substansial.
Mekanisme molekuler yang mendasari akumulasi P dalam miselium telah dipelajari dengan baik. Ekspresi gen regulasi P miselium, seperti gen transporter P (GiPT) yang ditemukan dalam miselium ekstra-radikal dari jamur AM Rhizophagus intraradices (sebelumnya Glomus intraradices ), dipengaruhi oleh [P] eksternal (Maldonado-Mendoza et al., 2001 ). Selain itu, jamur AM yang berbeda merekrut komunitas mikroba yang bervariasi bahkan jika dilihat pada sistem akar yang sama. Komunitas mikroba ini, yang bertindak sebagai genom fungsional kedua dari jamur AM, mengimbangi kurangnya mineralisasi nutrisi organik pada jamur AM (Rozmoš et al., 2022 ; Wang et al., 2023 ). Misalnya, keberadaan bakteri pelarut P miselium seperti Rahnella aquatilis meningkatkan penyerapan dan transportasi P oleh jamur AM melalui peningkatan regulasi gen regulatori terkait jamur AM (Duan et al., 2023 ). Oleh karena itu, mekanisme pendorong di balik tingginya kandungan P dalam miselium adalah arah yang perlu segera dipelajari di masa mendatang.
4.5 Hubungan antara C, N dan P jamur dan tanaman tidak erat hubungannya pada skala halus.
Dalam penelitian kami, distribusi spasial nutrisi tanaman, nutrisi tanah yang tersedia, dan nutrisi miselium tidak bervariasi secara sinkron pada skala yang halus. Sebaliknya, data kami menunjukkan adanya hubungan yang kuat antara C dan N miselium, dan pemisahan C atau N dengan P, yang menghasilkan variasi minimal dalam rasio C:N tetapi variasi signifikan dalam rasio C:P dan N:P (Tabel S5 ). Penelitian sebelumnya telah menunjukkan bahwa jamur akuatik menunjukkan rasio C:N yang relatif stabil tetapi variabilitas yang cukup besar dalam rasio C:P dan N:P, yang konsisten dengan temuan kami (Gulis et al., 2017 ). Namun, pola tersebut kontras dengan kesimpulan fleksibilitas tinggi dalam C:N jamur saprofit terestrial individu dalam kondisi sedang dengan nutrisi N tambahan (Camenzind et al., 2021 ). Hal ini dapat disebabkan oleh pola penyerapan nutrisi jamur saprofit dalam eksperimen media yang diperkaya nutrisi, di mana mereka menyerap nutrisi hanya untuk kebutuhan mereka sendiri. Di lingkungan alami, jamur AM memainkan peran penting dengan menyediakan sebagian nutrisi yang diserapnya untuk tanaman inang sebagai ganti C. Dengan demikian, perbedaan di atas mungkin berasal dari variasi dalam cara jamur yang berbeda menyerap dan memanfaatkan nutrisi, khususnya N dan P.
4.6 Keterbatasan penelitian
Studi terkini untuk mengukur C–N–P miselium dibangun di atas karya Zhang et al. ( 2023 ) dengan menggunakan kuarsa dalam kantong pertumbuhan hifa sebagai pengganti partikel tanah halus, yang mengakibatkan tidak adanya partikel tanah yang terlihat pada permukaan miselium. Sementara kedua studi melaporkan miselium [C] rendah yang serupa (sekitar 30%), percobaan pot terbaru kami, menggunakan metode ekstraksi yang sama, mengukur miselium [C] antara 50% dan 70% (data tidak dipublikasikan). Alasan untuk variasi tingkat miselium [C] ini memerlukan penyelidikan lebih lanjut; namun, kami percaya bahwa metode ekstraksi yang menggunakan kantong hifa tidak bertanggung jawab atas rendahnya tingkat miselium [C] yang diamati. Meskipun demikian, studi masa depan harus memprioritaskan eksplorasi mekanisme yang mendasari variasi [C] dalam miselium jamur AM.
Konsentrasi [N] dan [P] miselium yang kami laporkan relatif tinggi dibandingkan dengan yang dilaporkan oleh orang lain. Kantong hifa berisi pupuk lepas lambat yang kaya akan N dan P, yang selanjutnya dapat meningkatkan kapasitas miselium untuk menyerap sejumlah besar nutrisi ini, yang mengarah ke konsentrasi [N] dan [P] yang relatif tinggi dalam jaringan miselium. Selain itu, biofilm bakteri pada permukaan hifa jamur AM dapat berkontribusi pada peningkatan kandungan N dalam miselium (Holátko et al., 2021 ; Jansa & Hodge, 2021 ; Rozmoš et al., 2022 ). Namun, kami tidak yakin tentang sejauh mana kontribusi ini dalam sampel yang kami kumpulkan di lapangan. Penelitian masa depan yang memisahkan efek biofilm bakteri pada penyerapan nutrisi miselium, dengan menggunakan teknik pencitraan yang lebih maju di luar mikroskopi cahaya, diperlukan.
5 KESIMPULAN
Dalam penelitian ini, kami mengidentifikasi pola karbon–nitrogen–fosfor (C–N–P) yang berbeda dalam miselium dibandingkan dengan tanaman pada skala yang lebih kecil. Hubungan antara C, N, dan P jamur dan tanaman tidak saling terkait erat; sebaliknya, variasi C, N, dan P miselium terutama dipengaruhi oleh biomassa miselium dan komposisi komunitas. Hal ini menekankan peran penting pertumbuhan biomassa miselium dan komposisi spesies dalam siklus nutrisi, karena hal ini membentuk kumpulan C, N, dan P yang dinamis di antara tanah, jamur, dan tanaman. Memahami dinamika ini sangat penting untuk pengelolaan tanah yang efektif dan meningkatkan produktivitas tanaman. Selain itu, temuan kami mengungkapkan bahwa miselium menyimpan sejumlah besar nutrisi, khususnya P, dengan kadar yang melebihi kadar yang ditemukan dalam jaringan tanaman lebih dari 20 kali lipat. Pengetahuan ini sangat penting untuk memahami bagaimana tantangan global, seperti perubahan iklim dan pengelolaan pertanian, memengaruhi biogeokimia C–N–P. Pada akhirnya, penelitian kami menggarisbawahi peran penting jamur mikoriza dalam menjaga ekosistem yang sehat dan mempromosikan pertanian berkelanjutan.
